角速度傳感器的製作方法
2023-10-28 19:50:22 4
專利名稱：角速度傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及檢測角速度的小型傳感器。
背景技術：
作為實現角速度傳感器(陀螺傳感器)的技術，近幾年，在MEMS(微機電系統)的領域中，以矽基板等為材料，使用半導體製造技術來製造能夠大量生產的小型加速度傳感器的研究正在盛行。
上述技術中的主流技術叫做振動陀螺，即，將測定角速度的旋轉軸方向作為第1軸時，使振子在垂直於第1軸的第2軸方向上振動(驅動振動)，檢測出與角速度成比例、垂直於第1軸和第2軸的第3軸方向上發生的科氏力所引起的振動(檢測振動)。
由於上述檢測振動非常小，為了高精確度地檢測，需要各種方法。由於檢測振動與驅動振動振幅成比例，所以，由共振點驅動來增大驅動振幅，或者使檢測的共振頻率與驅動側一致來增大檢測振動的振幅等方法上下功夫。另外，有與檢測振動方向相同的加速度時，會有與檢測振動方向相同的移位，無法與目的振動分離，所以會有噪聲。
以往的角速度傳感器如特開2000-74676號公報所示。該角速度傳感器中，排列了2個相同結構的傳感器元件，使2個振子反相地振動。於是，檢測振動也反相，而由於由加速度產生的移位是同相的，所以取2個振子的檢測信號的差，可以消除加速度成分。
以往的角速度傳感器又如特表2003-509670號公報所示。該角速度傳感器中，使圓板狀的振子以扭力梁為旋轉中心旋轉振動，從而提供驅動振動，將加在振子上的科氏力轉換為檢測用振子的旋轉後檢測出來。該檢測振子在結構上難以向旋轉方向以外的方向移位，難以對目的角速度以外方向的角速度和加速度進行反應，目的是抑制噪聲。
特開2000-74676號公報[專利文獻2]特表2003-509670號公報發明內容特開2000-74676號公報中所公開的差動檢測方式中，為了高精確度地檢測，需要同步驅動2個振子，並且使兩者的檢測靈敏度一致，由於加工精確度等問題，難以使兩個振子的共振頻率一致。特開2000-74676號公報的角速度傳感器中，設置了用於施加靜電力以調整共振頻率的其他結構，來解決上述問題。但是，由於追加了共振頻率調整結構使結構和控制複雜化，因此在結構簡化和控制容易化上還有改良的空間。
另外，特表2003-509670號公報的角速度傳感器中，將作用在與圓板狀振子旋轉軸平行的方向上的科氏力作為圍繞垂直於旋轉軸的軸的檢測振動轉矩來使用，並不是所有科氏力成分都能用於檢測振動轉矩，所以在檢測靈敏度上還有改良的餘地。
本發明的目的在於提供增大檢測振動振幅、降低加速度成分等引起的噪聲、具有高檢測靈敏度的角速度傳感器。
為了達到上述目的，本發明是構成為平面狀、檢測圍繞上述平面內的第1軸旋轉的角速度的傳感器元件，具有以能夠圍繞在上述平面內且垂直於上述第1軸的第2軸方向的旋轉軸旋轉的方式被支撐的旋轉振動體，使上述旋轉振動體旋轉振動的振動發生裝置，以及在上述旋轉振動體的內部以上述旋轉軸為界左右分開設置的、以能夠在上述第2軸方向上移位的方式被支撐的第1檢測振子及第2檢測振子，其中檢測由科氏力引起的上述第1及第2檢測振子各自的上述第2軸方向的振動的第1檢測部和第2檢測部設置在比上述第1及第2檢測振子靠近上述旋轉軸的位置。
根據本發明的角速度傳感器，旋轉振動體圍繞旋轉軸進行旋轉振動，第1檢測振動體及第2檢測振動體在垂直於傳感器元件平面的第3軸方向上互相反相地振動，第2軸方向的檢測振動也變為反相，所以取第1及第2檢測部的檢測信號差，能夠消除第2軸方向的加速度所引起的同相檢測信號，從而能夠減小噪聲。而且，第1和第2檢測振子設置在1個旋轉振動體內，第3軸方向的驅動振動由旋轉振動體的振動來提供，所以結構上能夠保證兩者振動的振幅一致、相位也相反。由共振頻率來驅動旋轉振動體，能夠得到振幅一致且大的振動，因此檢測振動也能夠變大，能夠得到高的靈敏度。並且，從旋轉軸看時，檢測振子設置在較遠的位置，檢測部設置在較近的位置，因此即使旋轉角振幅相同，檢測振子的振幅也相對較大，因此能夠提高靈敏度，另外由於能夠減小檢測部的驅動振幅(第3軸方向的振動振幅)，所以能夠減小驅動振動對第2軸方向檢測振動的檢測的影響，從而能夠減小噪聲。
是本發明第1實施例角速度傳感器的剖面示意圖。
是表示第1實施例的角速度傳感器元件基板結構的平面示意圖。
是說明旋轉振動體驅動方法一例的剖面示意圖。
是表示檢測電路結構的一例的示意圖。
是表示與控制IC組合後的角速度傳感器模塊結構的一例的剖面示意圖。
是表示作為第2實施例的實現2軸角速度檢測的模塊結構的一例的示意圖。
是表示第3實施例的角速度傳感器元件基板結構的平面示意圖。
是表示第4實施例的角速度傳感器元件基板結構的平面示意圖。
是表示第5實施例的角速度傳感器元件基板結構的平面示意圖。
符號說明1、角速度傳感器，2、支撐基板，3、元件基板，4、布線基板，10、旋轉振動體，11、橫框，12、旋轉軸，13、支撐梁，14、扭力梁，15、錨栓，20、第1檢測振子，21、第1驅動平面電極，22、第1驅動部，23、第1可動側驅動梳齒電極，24、第1驅動梳齒支撐體，25、第1固定側驅動梳齒電極，26、第1檢測部，27、第1可動側檢測梳齒電極，28、第1檢測梳齒支撐體，29、第1固定側檢測梳齒電極，30、第2檢測振子，31、第2驅動平面電極，32、第2驅動部，33、第2可動側驅動梳齒電極，34、第2驅動梳齒支撐體，35、第2固定側驅動梳齒電極，36、第2檢測部，37、第2可動側檢測梳齒電極，38、第2檢測梳齒支撐體，39、第2固定側檢測梳齒電極，43、減法器，44、角速度檢測電路，45、加法器，46、加速度檢測電路，50、53、基板，51、絕緣膜，52、側壁部，54、絕緣膜，55、表層絕緣膜，56、第1接合部件，57、第2接合部件，58、空腔，59、第1電連接焊盤，60、第2電連接焊盤，61、布線焊盤，62、布線，63、73、外部電連接焊盤，70、角速度傳感器模塊，71、控制IC，72、粘合層，74、電線，75、第1傳感器單元，76、第2傳感器單元。
具體實施例方式
下面用附圖來說明本發明的多個實施例。各實施例的圖中，同一符號表示同一部件或者可等同的部件。
使用圖1～圖3來說明本發明的第1實施例的角速度傳感器。圖1表示本實施例的剖面示意圖，圖2表示本實施例的元件基板的平面示意圖。
如圖1所示，本實施例的角速度傳感器1由支撐基板2、元件基板3、布線基板4這3層構成。傳感器的可動部分形成在元件基板3內，元件基板3的結構包括與支撐基板2接合固定的部分和與支撐基板2分離、可以移位地支撐在元件基板3內的部分。
使用圖2說明元件基板3的結構。以下的說明中，紙面的左右方向為x方向、上下方向為y方向、垂直於紙面的方向為z方向。以下說明的結構中，實現檢測圍繞x方向軸的角速度的角速度傳感器。旋轉振動體10具有長度沿x方向的2個橫框11和以旋轉軸12為界左右分開設置的第1檢測振子20和第2檢測振子30，第1及第2檢測振子分別由2根支撐梁13支撐在橫框11上，而橫框11由沿著旋轉軸12設置的2根扭力梁14與錨栓15連接。錨栓15與支撐基板2部分接合，所以被固定，扭力梁14、橫框11、支撐梁13、第1檢測振子20和第2檢測振子30與支撐基板2分離，能夠移位。通過扭力梁14擰動，旋轉振動體10能夠圍繞旋轉軸12旋轉，通過支撐梁13彎曲，第1及第2檢測振子20、30能夠在y方向上移位。
旋轉振動體10的驅動裝置，如圖2所示，在布線基板4上設有第1驅動平面電極21和第2驅動平面電極31。元件基板3例如使用通過注入雜質來提高導電性的矽基板等，具有導電性。將旋轉振動體10保持在等電位，向第1及第2驅動平面電極21、31交替提供與旋轉振動體的電位差，與旋轉振動體10之間產生靜電吸引力，能夠使旋轉振動體10圍繞旋轉軸12振動。為了進一步提高驅動力，如圖1所示，可以在第1及第2檢測振子20、30的外側設置第1驅動部22和第2驅動部32。第1驅動部22中，與第1檢測振子20連接的多個第1可動側驅動梳齒電極23、和與支撐基板2部分接合的第1驅動梳齒支撐體24所連接的多個第1固定側驅動梳齒電極25交替排列。第2驅動部32也一樣，與第2檢測振子30連接的多個第2可動側驅動梳齒電極33、和與支撐基板2部分接合的第2驅動梳齒支撐體34所連接的多個第2固定側驅動梳齒電極35交替排列。如圖3的剖面示意圖所示，在旋轉振動體10傾斜、第1可動側驅動梳齒電極23或第2可動側驅動梳齒電極33與第1固定側驅動梳齒電極25或第2固定側驅動梳齒電極35在z方向上錯開時向兩者提供電位差，產生靜電吸引力，從而產生使旋轉振動體10的傾斜恢復的力。通過對上述第1及第2驅動平面電極21、31和具有梳齒電極的第1及第2驅動部22、32進行聯動控制，能夠用小的電力得到大的驅動振動。
對檢測振子振動進行檢測的裝置如圖2所示，與第1及第2檢測振子20、30對應，分別有第1檢測部26和第2檢測部36。第1及第2檢測部26、36設置在比第1及第2檢測振子20、30靠近旋轉軸12的位置上。本實施例中，是以旋轉軸12為對稱軸、左右對稱的結構。第1檢測部26中，與第1檢測振子20連接的多個第1可動側檢測梳齒電極27、和與支撐基板2部分接合的第1檢測梳齒支撐體28所連接的多個第1固定側檢測梳齒電極29交替排列。同樣，第2檢測部36中，與第2檢測振子30連接的多個第2可動側檢測梳齒電極37、和與支撐基板2部分接合的第2檢測梳齒支撐體38所連接的多個第2固定側檢測梳齒電極39交替排列。上述第1及第2檢測部26、36中，追隨檢測振子在y方向的移位，可動側檢測梳齒電極也發生移位，與固定側檢測梳齒電極之間的縫隙發生變化，檢測出隨之相伴的靜電電容變化。伴隨著旋轉振動體10的旋轉振動，第1檢測振子20與第2檢測振子30在z方向上互相反相地振動，所以第1及第2檢測振子20、30的圍繞x方向檢測軸的角速度所產生的科氏力引起的y方向的振動也互相反相。由此，第1及第2檢測部26、36中，一個靜電電容增加，另一個就會減少。這裡，若考慮本實施例的角速度傳感器在y方向施加了加速度的情況，則第1及第2檢測振子20、30同向移位，檢測部的靜電電容變化也同時增加或者減少。所以，取第1及第2檢測部26、36檢測信號的差，由加速度引起的同相檢測信號會被消除，角速度的反相檢測信號會變成2倍，因此能夠去除加速度的噪聲，目的角速度檢測靈敏度會變成2倍。另外，通過檢測信號的相加，能夠消除圍繞x軸的角速度、檢測出y方向的加速度。本發明中，第1及第2檢測振子20、30的z方向振動，由1個旋轉振動體10的旋轉振動提供，所以結構上能夠保證第1及第2檢測振子20、30的振幅一致，相位相反，能夠提高由兩者的差動進行檢測的靈敏度。使用圖4說明上述檢測部的結構，從第1及第2檢測部26、36中提取的信號，與減法器43連接取差，將其輸出輸入到角速度檢測電路44中，得到角速度檢測信號。並且從第1及第2檢測部26、36中提取的信號也與加法器45連接相加，將其輸出輸入到加速度檢測電路46中，得到加速度檢測信號。
本發明的特徵在於，由旋轉振動提供檢測振子z方向振動的結構中，第1及第2檢測部26、36設置在比第1及第2檢測振子20、30靠近旋轉軸12的位置上。由於檢測振子與旋轉軸之間的距離長，故即使旋轉振動體的旋轉角度振幅相同，檢測振子z方向振動振幅也較大。科氏力與振子速度成比例，如果頻率一定，振動振幅越大，科氏力越大，所以能夠提高檢測靈敏度。另外，檢測部的可動側檢測梳齒電極與旋轉軸之間的距離較短，所以z方向振動振幅能夠抑制得很小。檢測必須捕捉到y方向的微小移位，z方向大的驅動振幅容易導致噪聲，由於本發明中能夠減小z方向振動振幅，所以有降低噪聲的效果。
另外，如圖2所示，第1及第2檢測部26、36也可以是一方的梳齒電極部分地突出的結構。例如本實施例所示，可以是第1及第2固定側檢測梳齒電極29、39的一部分向成對的第1及第2可動側檢測梳齒電極27、37側部分地突出的結構。固定側檢測梳齒電極的突出部的端部40比可動側檢測梳齒電極的端部41靠近內側，突出部全部面對可動側檢測梳齒電極。這樣的結構有利於消除x方向加速度產生的檢測信號。對本實施例的角速度傳感器施加x方向加速度時，由於扭力梁14對x方向移位的剛性比較小，所以旋轉振動體10向x方向移位，第1及第2檢測振子20、30也在x方向上向同方向移位。於是檢測部的梳齒電極滑動，相對的面積發生變化，引起靜電電容變化。該靜電電容變化在第1、第2檢測部26、36上互相反相，所以與目的角速度檢測信號一樣，是不會被差動檢測消除的成分。因此，作成上述那樣具有突出部的結構，即使可動側檢測梳齒電極向x方向滑動，靠近的相對面積也不會變化，所以能夠除去x方向加速度所引起的噪聲。
元件基板的旋轉振動體的厚度為數十到數百微米，支撐梁13和扭力梁14由於提供柔軟性，寬度為幾微米，梁的剖面是垂直方向與平面方向的縱橫比較高的形狀。這樣的梁剖面形狀在使用MEMS技術的以往角速度傳感器中也是一樣的。但是，由于振子在z方向上振動時，z方向上縱橫比大的支撐梁中振動方向的剛性高，所以不得不通過增長梁等方法來降低剛性，這樣平面方向的剛性就降低，容易產生不希望看到的平面方向的移位。本發明中，z方向的振動由梁的扭轉來提供，由於z方向縱橫比高的梁，扭轉方向的剛性低，所以即使短也容易得到柔軟性。
另外，本實施例的旋轉振動體10還有一個特徵是由中央的一處錨栓15與支撐基板2接合。通過多個支撐梁、由多個錨栓支撐的以往的角速度傳感器中，由外力等使整個傳感器發生彎曲時，支撐梁上會有伸拉或壓縮的應力，會導致支撐梁的剛性變化，從而共振頻率也發生變化。本實施例中，由於由一處錨栓支撐，所以不會有上述問題發生。
使用圖1再詳細說明剖面結構。支撐基板2例如使用以矽為材料的基板50，在與元件基板3的接合面側，通過將矽熱氧化等，形成絕緣膜51。元件基板3的錨栓15、第1及第2驅動梳齒支撐體24、34、第1及第2檢測梳齒支撐體27、37的至少一部分通過上述絕緣膜51與支撐基板2接合。元件基板3具有包圍外周的側壁部52，這也與支撐基板2接合。布線基板4例如使用以矽基板為材料的基板53，面向元件基板3的一面上，通過將矽熱氧化等，形成絕緣膜54，其上形成包含第1及第2驅動平面電極21、31的布線和電極圖案。其上形成如使用氮化矽薄膜等的表層絕緣膜55。布線基板4在元件基板3的側壁部52中與元件基板3接合。接合方法例如有，在布線基板4側的表層絕緣膜55上形成第1接合部件56，在元件基板3側的側壁部52上形成第2接合部件57，將二者熱壓來接合。第1及第2接合部件56、57例如可以使用金-錫化合物。由此，形成由支撐基板2、布線基板4以及側壁部52圍成封閉空間，將內部減壓，降低空氣阻力，加大振動的振幅，能夠提高檢測靈敏度。
旋轉振動體10通過旋轉振動在z方向上移位，故旋轉振動體10的上下具有不會觸碰支撐基板2和布線基板4的空間。本實施例中，通過在支撐基板2側除去支撐基板2的絕緣膜51和基板50的一部分以形成空腔58，提供這個空間。旋轉振動體10在z方向的最大移位大於絕緣膜51厚度時，需要上述對策。這時，在離旋轉軸12近的區域裡，z方向移位小於絕緣膜51厚度的部分只需要除去絕緣膜51就能夠對應。例如，在扭力梁14的正下方等，只除去絕緣膜51就可以了。布線基板4側的空間，通過在元件基板3中使側壁部52比旋轉振動體10突出來提供。上述形狀可以使用下述方法來實現。例如，對於元件基板，首先用幹蝕除去突出部以外的部分，然後用噴塗等方法塗敷作為掩膜的抗蝕劑，然後形成圖案，形成旋轉振動體等的形狀，再使用幹蝕來加工。
元件基板3內各部分與外部的電連接例如可以用下述方法實現。元件基板3中，旋轉振動體10、第1驅動梳齒支撐體24、第2驅動梳齒支撐體34、第1檢測梳齒支撐體28、第2檢測梳齒支撐體38分別分離，通過絕緣膜51與支撐基板2接合，所以互相也是電分離的。由於是分別從外部供電，如圖1、圖2所示，錨栓15、第1及第2驅動梳齒支撐體24、34、第1及第2檢測梳齒支撐體28、38上分別有第1電連接焊盤59，相對的布線基板4上也形成同樣的第2電連接焊盤60，二者接合後得到電連接。第1及第2電連接焊盤59、60與上述第1及第2接合部件56、57一樣由金-錫化合物形成，同時由熱壓接合。在第2電連接焊盤60的正下方，表層絕緣膜55上形成有開口部，從形成在絕緣膜54上的布線焊盤61，通過布線62，與設置在側壁部52外側的外部電連接焊盤63電連接。另外，第1及第2驅動平面電極21、31也通過布線與側壁外側的外部電連接焊盤連接。由此，通過外部電連接焊盤63，例如給錨栓15和第1驅動梳齒支撐體24間提供電位差，使第1驅動部22產生驅動力，再檢測錨栓15與第1檢測梳齒支撐體28之間的靜電電容變化，從而能夠檢測第1檢測部26的信號。
角速度傳感器發揮作用，需要進行振子驅動的控制和微小靜電電容變化檢測等的控制部。上述控制部包括上述用於檢測的減法器43、角速度檢測電路44、加法器45、加速度檢測電路46。包含上述控制部的角速度傳感器模塊70的結構如圖5所示。相當於控制部的控制IC71通過粘合層72與支撐基板2的與元件基板3相反的一面連接，控制IC71表面的外部電連接焊盤73與布線基板4的外部電連接焊盤63之間，通過引線鍵合等方式，用引線74來連接。另外，上述控制部可以設置在布線基板4上。這時，就不需要另外設置上述控制IC71，能夠實現更小型的傳感器。另外，控制部也可以設置在支撐基板2的與元件基板3相反的表面上。
本發明的第2實施例表示的是排列了2個第1實施例中說明的角速度傳感器、能夠檢測2個軸的角速度的例子。如圖6所示，由第1傳感器單元75檢測圍繞x軸的角速度，由第2傳感器單元76檢測圍繞y軸的角速度。如上述，將第1及第2檢測部的檢測信號相加，能夠由第1傳感器單元75檢測y方向的加速度，由第2傳感器單元76檢測x方向的加速度。
下面說明元件基板內結構的其他實施例。
使用圖7說明本發明第3實施例的角速度傳感器。與圖2所示的第1實施例不同的是旋轉振動體的結構。本實施例的旋轉振動體80與扭力梁14接合，具有在x方向上延伸的2根第1框架81和與第1框架81接合、在y方向上延伸的2根第2框架82。第1驅動部22的第1可動側驅動梳齒電極23與第2框架82的、與旋轉軸12相反的一側接合，檢測振子83通過支撐梁84與第2框架82的旋轉軸12側接合。支撐梁84具有柔軟性，使檢驗振子83能夠在y方向上移位。本實施例中，y方向的科氏力加在檢測振子83上，檢測振子83能夠以支撐梁84的第2框架82側的支撐點為中心旋轉，發生移位，所以與檢測振子83在平行於y方向上的移位相比能夠放大第1可動側檢測梳齒電極27在y方向的移位。由此，能夠提高檢測靈敏度。另外，對於科氏力，第2框架82幾乎不發生移位，所以第1可動側驅動梳齒電極23也難以在y方向上移位，第1可動側驅動梳齒電極23和第1固定側驅動梳齒電極25在y方向的縫隙也難以變化，所以有驅動易穩定的特點。
使用圖8來說明本發明第4實施例的角速度傳感器。與圖2所示的第1實施例不同的是，左右的檢測振動體分別在y方向上分為2部分。由於以旋轉軸12為中心左右對稱設置這一點上是一樣的，所以只說明一側。旋轉振動體90具有位於中央的、在x方向上延伸的框架91，由兩側向y方向延伸的扭力梁92支撐，扭力梁92的另一端連接了部分與支撐基板2接合的錨栓93。第1檢測振子94和第2檢測振子95通過支撐梁96與框架91的兩側接合，在y方向能夠移位地被支撐。第1可動側檢測梳齒電極97在旋轉軸側與第1檢測振子94接合，面向與支撐基板3部分接合的第1檢測梳齒固定部件98所接合的第1固定側檢測梳齒電極99，構成第1檢測部100。同樣，第2可動側檢測梳齒電極101在旋轉軸側與第2檢測振子95接合，面向與支撐基板2部分接合的第2檢測梳齒固定部件102所接合的第2固定側檢測梳齒電極103，構成第2檢測部104。第1及第2檢測振子94、95和框架91中遠離旋轉軸12的一側上形成與第1實施例一樣的驅動部22。第1實施例中，錨栓15、第1及第2檢測梳齒支撐體28、38被旋轉振動體10包圍，所以元件基板3中電連接焊盤57不能引到旋轉振動體10的外側，與之相對，本實施例中，可以引到旋轉振動體90外側，所以提高了電連接焊盤57的設置自由度。
使用圖9說明本發明第5實施例的角速度傳感器。本實施例中，在第4實施例所示的檢測振子被分割為兩部分的結構中，增加了第3實施例的特徵。如圖9所示，本實施例的旋轉振動體110中，框架111的與檢測振子旋轉軸相反的一側也是沿y方向延伸的H型，第1可動側驅動梳齒電極23全部與框架111連接。第1檢測振子112及第2檢測振子113通過支撐梁114與框架111連接。本實施例中對於科氏力，難以在y方向上移位的框架111上連接了第1可動側驅動梳齒電極23，所以第1可動側驅動梳齒電極23與第2固定側驅動梳齒電極25在y方向的縫隙難以變化，所以有驅動易穩定的特徵。
權利要求
1.一種角速度傳感器，構成為平面狀、檢測圍繞上述平面內的第1軸旋轉的角速度，其特徵在於，具有以能夠圍繞在上述平面內且垂直於上述第1軸的第2軸方向的旋轉軸旋轉的方式被支撐的旋轉振動體，使上述旋轉振動體旋轉振動的振動發生裝置，以及在上述旋轉振動體的內部以上述旋轉軸為界左右分開設置的、以能夠在上述第2軸方向上移位的方式被支撐的第1檢測振子及第2檢測振子，其中檢測由科氏力引起的上述第1及第2檢測振子各自的上述第2軸方向的振動的第1檢測部和第2檢測部設置在比上述第1及第2檢測振子靠近上述旋轉軸的位置。
2.如權利要求1所述的角速度傳感器，其特徵在於，通過上述第1檢測部和上述第2檢測部反相地檢測出的檢測信號之差，檢測出圍繞上述第1軸旋轉的角速度。
3.如權利要求1所述的角速度傳感器，其特徵在於，具有加速度傳感器功能，通過將上述第1檢測部和上述第2檢測部同相地檢測出的檢測信號相加，檢測出上述第2軸方向的加速度。
4.如權利要求1至3中任一項所述的角速度傳感器，其特徵在於，上述第1及第2檢測部由與上述第1及第2檢測振子接合的多個可動側檢測梳齒電極和與之成對且以側面的一部分與上述可動側檢測梳齒電極相對的方式固定的多個固定側檢測梳齒電極構成，利用上述可動側檢測梳齒電極與上述固定側檢測梳齒電極的縫隙變化所引起的靜電電容變化進行檢測。
5.如權利要求4所述的角速度傳感器，其特徵在於，上述可動側檢測梳齒電極與上述固定側檢測梳齒電極的相對的面中的任意一個具有部分地向另一個突出的部分。
6.如權利要求1至3中任一項所述的角速度傳感器，其特徵在於，上述振動裝置具有第1驅動裝置，設置在從上述第1檢測振子看時與上述旋轉軸相反的一側上，向上述旋轉振動體提供垂直於上述平面的方向的力；和第2驅動裝置，設置在從上述第2檢測振子看時與上述旋轉軸相反的一側上，向上述旋轉振動體提供垂直於上述平面的方向的力。
7.如權利要求6所述的角速度傳感器，其特徵在於，上述振動裝置具有第3驅動裝置，面向上述第1檢測振子的平行於上述平面的面、設置在一側或兩側，向上述旋轉振動體提供垂直於上述平面的方向的力；和第4驅動裝置，面向上述第2檢測振子的平行於上述平面的面、設置在一側或兩側，向上述旋轉振動體提供垂直於上述平面的方向的力。
8.如權利要求6所述的角速度傳感器，其特徵在於，上述第1及第2驅動裝置由與上述旋轉振動體接合的多個可動側驅動梳齒電極和以側面的一部分與上述可動側驅動梳齒電極相對的方式固定的多個固定側驅動梳齒電極構成，通過向上述可動側驅動梳齒電極與上述固定側驅動梳齒電極之間提供電位差，產生驅動力。
9.如權利要求7所述的角速度傳感器，其特徵在於，上述第3及第4驅動裝置由以至少一部分通過縫隙與上述第1檢測振子的與上述平面平行的面相對的方式設置的第1驅動平面電極和以至少一部分通過縫隙與上述第2檢測振子的與上述平面平行的面相對的方式設置的第2驅動平面電極構成。
10.一種多軸檢測型角速度傳感器，其第1傳感器單元和第2傳感器單元構成平面狀，具有檢測圍繞上述平面內的第1軸旋轉的角速度的角速度傳感器，該角速度傳感器具有以能夠圍繞在上述平面內且垂直於上述第1軸的第2軸方向的旋轉軸旋轉的方式被支撐的旋轉振動體，使上述旋轉振動體旋轉振動的振動發生裝置，以及在上述旋轉振動體的內部以上述旋轉軸為界左右分開設置、且以能夠在上述第2軸方向上移位的方式被支撐的第1檢測振子及第2檢測振子，其中檢測由科氏力引起的上述第1及第2檢測振子各自的上述第2軸方向的振動的第1檢測部和第2檢測部設置在比上述第1及第2檢測振子靠近上述旋轉軸的位置，上述第1傳感器單元和第2傳感器單元以相互旋轉90°的方式設置，由上述第1傳感器單元檢測圍繞上述第1軸的角速度，由上述第2傳感器單元檢測圍繞上述第2軸的角速度。
11.如權利要求10所述的多軸型角速度傳感器，其特徵在於，由上述第1傳感器單元檢測上述第2軸方向的加速度，由上述第2傳感器單元檢測上述第1軸方向的加速度。
全文摘要
本發明的目的在於提高振動型角速度傳感器的靈敏度。構成為平面狀、檢測圍繞上述平面內的第1軸旋轉的角速度，其特徵在於，具有以能夠圍繞在上述平面內且垂直於上述第1軸的第2軸方向的旋轉軸旋轉的方式被支撐的旋轉振動體，使上述旋轉振動體旋轉振動的振動發生裝置，以及在上述旋轉振動體的內部以上述旋轉軸為界左右分開設置的、以能夠在上述第2軸方向上移位的方式被支撐的第1檢測振子及第2檢測振子，其中檢測由科氏力引起的上述第1及第2檢測振子各自的上述第2軸方向的振動的第1檢測部和第2檢測部設置在比上述第1及第2檢測振子靠近上述旋轉軸的位置。
文檔編號G01P3/495GK101078736SQ20071010515
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月24日 優先權日2006年5月24日
發明者風間敦, 中村滋男 申請人:日立金屬株式會社